2005年 06月 15日
伝送交換設備及び設備管理平成10年度第1回問2
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(1)ディジタルマイクロ波通信方式の概要
〔送信側の無線端局〕
①多重変換装置
・信号を所要のハイアラーキに基づいた信号に多重化する
②回線切替装置
・速度変換やスクランブル等の信号処理
●スクランブル:盗聴を防止するために、信号を組み換えること
・無線の同期確立のためのフレームビットの挿入、回線監視用の信号の挿入
③無線送受信装置
ディジタル信号を16QAM等の変調を行い、アンテナからマイクロ波信号として送出する
④中継局
無線端局からの電波を受信し必要な処理を施した後、アンテナから次の局へ向けて送出する
〔受信側の無線端局〕
⑤無線送受信装置
・マイクロ波信号を送信側とは逆の手順で処理する
・回線監視用の信号で、符号誤り率が一定の値を超えた場合、回線障害の警報を発する
⑥監視制御装置
この警報を受けて送信側及び受信側の回線切替装置を駆動して予備回線へ切り替える
(2)PCM方式により音声信号を符号化し復号する過程で生じる雑音
過程 原因
量子化雑音 量子化 連続した値を持つ入力信号を離散的な数値に変換しなければならない
折返し雑音 標本化 入力信号周波数を標本化周波数の1/2以内にできない
補間雑音 復号 理想的な特性の低域ろ波器が実現できない
アパーチャ効果 標本化 標本化パルスの幅を0にできない
・量子化の際、あらかじめ定められた範囲を超えたレベルの信号が入力される
→8ビットのコーデックだと、A-lawとμ-lawの違いがあるけど、±7F(h)以上のレベルは全て±7F(h)になるので、クリッピングされた信号になって歪む
・標本化パルスの周波数が変動する
→ばらばらの時間でサンプリングした後、伝送路に同期して乗せる時に一定間隔になるから、間延びしたり縮んだりして伝送されることになり、やはり元の信号を忠実に再現できない
〔送信側の無線端局〕
①多重変換装置
・信号を所要のハイアラーキに基づいた信号に多重化する
②回線切替装置
・速度変換やスクランブル等の信号処理
●スクランブル:盗聴を防止するために、信号を組み換えること
・無線の同期確立のためのフレームビットの挿入、回線監視用の信号の挿入
③無線送受信装置
ディジタル信号を16QAM等の変調を行い、アンテナからマイクロ波信号として送出する
④中継局
無線端局からの電波を受信し必要な処理を施した後、アンテナから次の局へ向けて送出する
〔受信側の無線端局〕
⑤無線送受信装置
・マイクロ波信号を送信側とは逆の手順で処理する
・回線監視用の信号で、符号誤り率が一定の値を超えた場合、回線障害の警報を発する
⑥監視制御装置
この警報を受けて送信側及び受信側の回線切替装置を駆動して予備回線へ切り替える
(2)PCM方式により音声信号を符号化し復号する過程で生じる雑音
過程 原因
量子化雑音 量子化 連続した値を持つ入力信号を離散的な数値に変換しなければならない
折返し雑音 標本化 入力信号周波数を標本化周波数の1/2以内にできない
補間雑音 復号 理想的な特性の低域ろ波器が実現できない
アパーチャ効果 標本化 標本化パルスの幅を0にできない
オーディオシグナルから、1秒あたり16,000サンプルを取る場合、最高8,000Hzまでの周波数をキャプチャすることができます。ナイキスト・レートより高い周波数はすべて、ナイキスト周波数より低く「折り返され」たように知覚されます。そのため、もし9.000Hzでのエネルギーを含むものをサンプルしようとすると、サンプル処理によって、周波数は7,000Hzとして歪んで伝えられます。これは、オリジナルのサウンドにはない周波数であるかも知れません。この作用は、「折り返し」または「エリアシング」として知られています。〔その他の選択肢〕
エリアシングの最大の問題は、オリジナルサウンドにはない周波数をデジタル化されたサウンドに追加してしまうということです。そして、オリジナルサウンドの正確なスペクトルを知らない限り、デジタル化されたサウンドの、どの周波数が本当に存在するもので、どの周波数がエリアシングによるものかを区別することはできません。
こういった理由から、本質的に、サンプル・アンド・ホールド処理の前には、ローパスフィルタを通してナイキスト周波数より上の周波数をすべて取り除いておかなければなりません。
・補間雑音
1)アナログに戻すときにLPFを通すわけですが、そこで発生する誤差(オリジナルの音声信号との差)による雑音かと。
または、
2)音声信号の1サンプル分の情報が伝送路の途中で抜けた時に、その前後のサンプルで補完するときに発生する誤差による雑音かも。音声信号は滑らかなので、抜けたサンプルを「00」で処理するよか、抜けた時間に近いサンプルで補完しれば、耳フィルタを通るので違和感が和らぐらしい。
与えられた点を結ぶと直線でノコギリ状となる。これでは、アナログ信号「音」として聞けない。
そこで、この点を曲線で結び元のアナログ信号に戻すことを補間という。で、もどしきれない部分が発生すると、そこを補間雑音という。
・量子化の際、あらかじめ定められた範囲を超えたレベルの信号が入力される
→8ビットのコーデックだと、A-lawとμ-lawの違いがあるけど、±7F(h)以上のレベルは全て±7F(h)になるので、クリッピングされた信号になって歪む
・標本化パルスの周波数が変動する
→ばらばらの時間でサンプリングした後、伝送路に同期して乗せる時に一定間隔になるから、間延びしたり縮んだりして伝送されることになり、やはり元の信号を忠実に再現できない
by 9denki
| 2005-06-15 07:19
| 伝送交換設備及び設備管理